如何实现石英砂酸洗废液达标排放或回用

一、前言
随着光纤通讯、微电子、太阳能等行业的发展，高纯石英砂作为重要的原料，其重要性日益凸显。我们知道，想要获得品质超高的石英砂，就要对其进行提纯处理。
石英砂中杂质元素会显著影响石英产品的性能，其中铁等过渡金属会影响石英制品的光透过率和电导率；钾、钠等碱金属杂质含量过高会降低石英制品的耐高温性能，进而影响其热稳定性和光学特性。目前，石英砂提纯方法有磁选、酸洗、浮选、微生物法和络合法等。酸洗是石英矿提纯必不可少的一步。酸洗是利用氢离子与矿相反应，相较于单一类型酸，混酸能产生协同效应，去除率高。
酸洗是石英选矿提纯的重要工序之一，在实际生产过程中应用较为普遍，但酸洗废液如何处理也是石英加工企业比较头疼的问题。
石英酸洗废液处理的难点是氟离子的有效去除。氟是积累性毒物，植物叶子、牧草能吸收氟，牛羊食用这种污染的草料后，会引起关节肿大、骨质疏松，甚至瘫卧不起。人摄入过量氟会干扰酶的活性，破坏钙、磷的代谢平衡，出现牙齿生斑、关节变形等症状的氟骨病。
二、石英砂酸洗废液处理技术
2.1酸性废水中和处理
一般采用废水中和剂对酸性废水进行中和。废水中和剂的选择：选择废水中和剂时，不仅要考虑中和剂本身的溶解性、反应速率、成本、二次污染、使用方法等因素，而且还要考虑中和产物的性质。一般常用的废水中和剂包括氢氧化钠、石灰、复合碱、碳酸钙等。其中氢氧化钠易溶于水，溶解后呈澄清状，易清理，但成本高；复合碱部分溶于水，溶解后有少量沉淀，少量沉淀易清理，且成本较低；石灰价格低廉且容易购买，但使用石灰进行中和会产生大量的废渣，难以处理。碳酸钙不溶于水，中和用的碳酸钙的粒度要较细才能与酸性废水有效反应。
2.2废水中氟离子的处理方法
2.2.1石灰沉淀法
石灰沉淀法处理工艺运行成本低，是目前石英行业中去除酸性废水中的氟离子使用最多的处理方法。通过投加石灰乳调节废水pH值，同时使氟离子与钙离子形成CaF₂沉淀。但在进行操作时需注意以下：单独加入石灰乳作为化学沉淀剂时，生成CaF₂颗粒粒度细小，难以沉降，且浓度难以达到废水氟离子排放标准。需要考虑加入混凝沉淀剂协助CaF₂的沉淀。
2.2.2吸附法
吸附法是应用最广泛的除氟方法，其既可直接用于低氟含量废水处理，又可作为化学沉淀法和混凝沉淀法处理后的深度处理。吸附法的优点在于可以将氟离子含量降低到饮用水级别，但缺点主要是实际应用中氟离子与废水中其他共存的阴离子存在竞争关系，吸附剂对氟离子必须具有优先选择性才可以。
活性氧化铝过滤器吸附过滤是目前技术比较成熟，应用最广泛、有效的除氟方法。但在进行操作时需注意以下：处理废水中氟离子时，若氟离子在检测池的浓度低已符合要求，可不用再进行活性氧化铝过滤器的过滤。
江苏海普功能材料有限公司是一家专注于高性能吸附剂、催化剂及其工艺应用研发的高新技术企业。江苏海普功能材料有限公司是一家专注于高性能吸附剂、催化剂及其工艺应用研发的高新技术企业。根据含氟废水的特点，以及氟离子的理化特性，海普研发了系列高性能除氟吸附剂，除了可用于常规含氟废水的达标处理，也可用于高氟高盐料液，满足客户生产需求。 一矿山企业，在开采矿石过程中，产生氟含量为1.4 mg/L左右的地下水，该企业要求处理后废水中氟含量低于0.5 mg/L，实验处理效果表明采用海普纳米杂化除氟吸附剂产品进行处理，废水中的氟离子去除率稳定在92%以上，出水中氟含量可以控制在0.5 mg/L以下。在保证达到客户的要求的同时留有一定的安全余量，能有效防止入料废水的水质波动造成出水不达标 2.3废水中铁及重金属离子的处理方法
中和沉淀法是目前应用最广泛的重金属废水处理方法，具有简单、易操作等特点。在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生产不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法的操作简单，常用于处理废水中的重金属的方法。但在进行操作时需注意以下几点：中和沉淀后，废水中若pH值变高，需要使用冲洗水进行稀释，达到排放后才可进行排放；废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有两性金属时，pH值偏高，可能会有再溶解倾向，因此需要严格控制pH值，实行分段沉淀；一般情况下，在酸性中和时就可以把铁及重金属离子进行沉淀，不需要特别再加另外的中和工序。
海普团队针对特定重金属离子的特点，利用螯合树脂的特种功能基团与重金属离子形成络合物的特性，实现重金属离子的回收和利用。此类树脂，对重金属离子具有较高的选择性，处理后的废水能够达标排放。 吸附法去除酸洗废液中的金属离子具有材料吸附容量大，运行成本低，易于再生，使用寿命长；设备运行成本低，维护费用低，操作简单等特点。能够满足环保要求，达标排放（镍含量≤0.1ppm，铜含量≤0.5ppm）。
2.4废水中颗粒物的处理方法
废水中颗粒物的处理一般采用沉淀混凝/絮凝法：絮凝剂可加速废水中固体颗粒物的聚集和沉降，同时也能去除部分溶解性有机物。这种方法具有投资少，操作简单，灵活等优点，特别适合于处理水量小，悬浮杂质含量较大的废水。常用的絮凝剂包括聚丙烯酰胺（PAM）、聚合氯化铝（PAC）等。
聚丙烯酰胺（PAM）具有良好的絮凝性，可以加速悬浮物的沉降，且能够促进过滤等效果。同时降低液体之间的磨擦阻力，用量小但单价贵，处理成本高。
聚合氯化铝（PAC）对污染严重或低浊度、高浊度、高色度的原水都具有良好的絮凝性；水温低时仍可保持稳定的混凝效果，且絮凝体形成快、沉降速度快，比硫酸铝等产品处理能力大。对设备的腐蚀作用小，过量投加也不会造成水浑浊反效应，且处理后pH和碱度下降较小。虽成本低，但使用量大，且形成的污泥松散、沉降速度慢，对废水处理很难达到回用的要求。
在选择絮凝剂时，若经絮凝处理后的废水还需要回收或回用，建议选择PAM较好，避免絮凝剂中的离子影响回收/回用水的质量。另外，需要考虑絮凝剂的性能（如分子量、适用环境等）及浓度要求。
综上，直接排放酸洗废液不仅会对环境造成严重的危害，同时也浪费了酸洗废液中的可循环利用的资源，这都不符合我国可持续绿色发展的战略要求，需对其进行妥善和慎重的处理。